第三章 交变电流 大题练习卷-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

交变电流大题练习卷 1．如图所示，，，匝数为100匝的矩形线圈。线圈电阻。外电路电阻，磁感应强度。线圈绕垂直于磁感线的轴以转速匀速转动。从图示位置开始计时，求： (1)线圈感应电动势的瞬时值表达式； (2)1min内电阻上消耗的电能； (3)线圈由图示位置转过30°的过程中，通过的电量。 2．如图所示，一个边长为的正三角形金属线圈，匝数为，电阻为，外接电阻和并联，其中，，，电路其他部分电阻不计，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为，时刻，线圈从图示位置开始绕轴匀速转动，角速度为，求： (1)线圈中产生感应电动势的瞬时值表达式； (2)线圈转动一周的过程中，电阻上产生的热量。 3．如图甲所示，理想变压器的原线圈两端接有如图乙所示的正弦交变电流，副线圈接有阻值相等的灯泡L1、L2、L3，已知灯泡L1两端电压U=8V，通过灯泡的电流I=1A。求： (1)变压器原、副线圈的匝数比 (2)通过变压器原线圈电流的有效值I1。 4．第十五届全国运动会（全运会）于2025年11月9日至21日在广东、香港、澳门三地联合举办。本次全运会采用一套先进的太阳能光伏发电系统。假设该发电系统产生的是交流电，且在有太阳照射时的输出功率为，输出电压为250V，现向远处输电，如图。所用输电线的总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比为，变压器均视为理想变压器，求： (1)输电线损耗的电功率； (2)若用户获得220V电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比。 5．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，角速度为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行，闭合回路中线圈的电阻，外电阻，求： (1)线圈转动过程中感应电动势的最大值； (2)从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式； (3)交流电压表的示数。 6．小型交流发电机如图所示，内部为匝数、面积的正方形线圈，线圈总电阻为。线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，此时电灯恰好正常发光，电灯电阻，线路中其他电阻不计，求： (1)从图示位置开始，线圈中感应电动势的瞬时表达式； (2)电灯正常发光的功率； (3)从图示位置开始，线圈转过的过程中，通过电灯的电荷量。 7．如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图．升压变压器副线圈两端接有一理想电压表，示数，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩充电时的额定功率，额定电压，变压器均视为理想变压器．求： (1)升压变压器原线圈两端电压以及降压变压器原线圈两端电压； (2)通过输电线上的电流及输电线的总电阻； (3)供电电路的效率。 8．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，匝数为100匝的线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为，外接灯泡的电阻为。求： (1)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功； (2)从中性面开始转动圈过程中通过灯泡的电荷量。 9．如图所示，某个小水电站发电机的输出功率为1000kW，发电机的输出电压为500V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为R0=25Ω，用户端需求为240V、960kW。为满足发电机与用户需求的匹配，请你计算： (1)降压变压器输出的电流多大； (2)升压变压器输出的电流多大； (3)升压变压器的匝数比n1∶n2应等于多少？ 10．如图，一小型发电厂输出电压为 的交流电，通过升压变压器后， 经较远距离输送后， 再经降压变压器降压， 给道路两侧的路灯供电。已知每盏路灯的额定电压为 ，额定功率为 ，总共 200 盏。两变压器之间输电线总电阻 ，降压变压器匝数比为 ，变压器均为理想变压器，路灯均能正常发光，求： (1)两变压器之间输电线上的总电压 ； (2)升压变压器的匝数比 ； (3)远距离输电的输电效率 。 11．用一个小型交流发电机向远处用户供电，其原理如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户再用降压变压器将电压降低之后供用户使用。已知输电线总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈匝数比为。用户区标有“”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。 (1)求输电导线上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求由图示位置开始计时交流发电机线圈产生的电动势的瞬时值和升压变压器原线圈两端电压。 12．如图甲所示，矩形线圈匝数N=100匝、总电阻R=10Ω，ab边长为20cm，ad边长为20cm，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.5T，线圈绕轴从图示位置开始匀速转动，角速度，（取3）试求： (1)穿过线圈的磁通量最大值； (2)线圈产生的感应电动势最大值Em； (3)线圈1min内产生的热量Q。 13．如图所示，矩形线圈ABCD面积为，匝数为匝，电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，线圈通过滑环与的定值电阻、理想二极管及理想电流表组成回路。求： (1)线圈中产生感应电动势的最大值； (2)流过定值电阻R的电流的有效值； (3)线圈转动一周的过程中在R上产生的焦耳热。（结果保留两位小数） 14．如图所示，理想变压器的原线圈接在电压的正弦交流电源上，原、副线圈的回路中两个阻值相同的电阻消耗的电功率之比。求： (1)原、副线圈的匝数比； (2)原线圈回路中电阻两端的电压。 15．近几年来，中国在变压器制造领域已达到世界领先水平。如图所示为发电机和变压器的简化图，其中发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，电阻不计，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有理想二极管D、电阻和，当线圈绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动时，求： (1)电压表的示数； (2)发电机的输出功率。 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 交变电流大题练习卷 1．如图所示，，，匝数为100匝的矩形线圈。线圈电阻。外电路电阻，磁感应强度。线圈绕垂直于磁感线的轴以转速匀速转动。从图示位置开始计时，求： (1)线圈感应电动势的瞬时值表达式； (2)1min内电阻上消耗的电能； (3)线圈由图示位置转过30°的过程中，通过的电量。 【答案】(1) (2)27000J (3)0.1C 【详解】（1）线圈从磁通量最小位置开始转动，因此感应电动势的瞬时值表达式为 代入题中数据，可得 （2）电路中电流有效值 则1min内电阻R上消耗的电能 （3）因为 线圈由图示位置转过30°的过程中，磁通量变化量为 联立解得通过R的电量 2．如图所示，一个边长为的正三角形金属线圈，匝数为，电阻为，外接电阻和并联，其中，，，电路其他部分电阻不计，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为，时刻，线圈从图示位置开始绕轴匀速转动，角速度为，求： (1)线圈中产生感应电动势的瞬时值表达式； (2)线圈转动一周的过程中，电阻上产生的热量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）正三角形线圈的面积为 从0时刻开始，通过线圈的磁通量大小为 所以线圈中的感应电动势大小为 （2）线圈中产生的感应电动势的有效值为 外电路两个电阻并联，有 根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中的感应电流 所以通过电阻的电流大小为 所以转动一周的过程中，电阻产生的热量为 3．如图甲所示，理想变压器的原线圈两端接有如图乙所示的正弦交变电流，副线圈接有阻值相等的灯泡L1、L2、L3，已知灯泡L1两端电压U=8V，通过灯泡的电流I=1A。求： (1)变压器原、副线圈的匝数比 (2)通过变压器原线圈电流的有效值I1。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）灯泡的电阻 由于三个灯泡的阻值相等，因此通过、的电流均为，两端电压 副线圈两端电压的有效值 变压器原、副线圈的匝数比 其中 解得 （2）变压器副线圈的输出功率 变压器原线圈的输入功率 解得 4．第十五届全国运动会（全运会）于2025年11月9日至21日在广东、香港、澳门三地联合举办。本次全运会采用一套先进的太阳能光伏发电系统。假设该发电系统产生的是交流电，且在有太阳照射时的输出功率为，输出电压为250V，现向远处输电，如图。所用输电线的总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比为，变压器均视为理想变压器，求： (1)输电线损耗的电功率； (2)若用户获得220V电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据理想变压器的原理，有 且传输的功率相等，有 所以 输电线上损耗的功率为 （2）此时降压变压器的输入端电压为 所以降压变压器的匝数比为 5．如图所示，正方形线圈绕对称轴在匀强磁场中匀速转动，角速度为，已知，匝数，磁感应强度，图示位置线圈平面与磁感线平行，闭合回路中线圈的电阻，外电阻，求： (1)线圈转动过程中感应电动势的最大值； (2)从图示位置开始计时，写出感应电流的瞬时表达式； (3)交流电压表的示数。 【答案】(1)400V (2) (3) 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，则有最大值为 解得Em=400V （2）感应电动势的瞬时值 由闭合电路欧姆定律 解得 （3）最大值与有效值的关系 又 解得交流电压表的示数 6．小型交流发电机如图所示，内部为匝数、面积的正方形线圈，线圈总电阻为。线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，此时电灯恰好正常发光，电灯电阻，线路中其他电阻不计，求： (1)从图示位置开始，线圈中感应电动势的瞬时表达式； (2)电灯正常发光的功率； (3)从图示位置开始，线圈转过的过程中，通过电灯的电荷量。 【答案】(1) (2)18W (3)0.02C 【详解】（1）交流发电机产生的电动势的最大值为 图示位置为垂直中性面位置，此时电动势是最大的，所以线圈中感应电动势的瞬时表达式为 （2）电动势的有效值为 流过电灯的电流为 电灯正常发光的功率 （3）线圈转过的过程中，通过电灯的电量 其中, 解得 7．如图所示为某一新能源动力电池充电的供电电路图．升压变压器副线圈两端接有一理想电压表，示数，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。充电桩充电时的额定功率，额定电压，变压器均视为理想变压器．求： (1)升压变压器原线圈两端电压以及降压变压器原线圈两端电压； (2)通过输电线上的电流及输电线的总电阻； (3)供电电路的效率。 【答案】(1)， (2)， (3) 【详解】（1）根据理想变压器两端电压与匝数的关系 得 额定电压，根据 得 （2）充电桩充电时的额定功率，可知降压变压器的输入功率为，通过输电线上的电流 输电线电压降 输电线的总电阻 （3）配电设施的输出功率 供电电路的效率 8．如图甲所示为一台小型发电机的示意图，匝数为100匝的线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为，外接灯泡的电阻为。求： (1)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功； (2)从中性面开始转动圈过程中通过灯泡的电荷量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功等于整个电路电阻产生的热，则 （2）由电动势的最大值公式 可得 从中性面开始转动圈过程中通过灯泡的电荷量 9．如图所示，某个小水电站发电机的输出功率为1000kW，发电机的输出电压为500V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为R0=25Ω，用户端需求为240V、960kW。为满足发电机与用户需求的匹配，请你计算： (1)降压变压器输出的电流多大； (2)升压变压器输出的电流多大； (3)升压变压器的匝数比n1∶n2应等于多少？ 【答案】(1)4kA (2)40A (3) 【详解】（1）根据题意可得 代入数据，解得 （2）损失的功率为 又因为 代入数据，解得I2=40A （3）根据 解得 则升压变压器的匝数比为 10．如图，一小型发电厂输出电压为 的交流电，通过升压变压器后， 经较远距离输送后， 再经降压变压器降压， 给道路两侧的路灯供电。已知每盏路灯的额定电压为 ，额定功率为 ，总共 200 盏。两变压器之间输电线总电阻 ，降压变压器匝数比为 ，变压器均为理想变压器，路灯均能正常发光，求： (1)两变压器之间输电线上的总电压 ； (2)升压变压器的匝数比 ； (3)远距离输电的输电效率 。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）用户端的功率 用户端的电流 由题意知，根据理想变压器的电压与匝数的关系 可得 根据理想变压器的电流与匝数的关系,可得 输电线上的电压 （2）升压变压器的输出电压 升压变压器的匝数比 （3）输送的电功率 输电效率 11．用一个小型交流发电机向远处用户供电，其原理如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户再用降压变压器将电压降低之后供用户使用。已知输电线总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈匝数比为。用户区标有“”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。 (1)求输电导线上损耗的电功率； (2)若升压变压器原、副线圈匝数比为，求由图示位置开始计时交流发电机线圈产生的电动势的瞬时值和升压变压器原线圈两端电压。 【答案】(1) (2), 【详解】（1）电动机正常工作 降压变压器有 因此输电导线上损耗的电功率 （2）线圈转动产生电动势瞬时值 降压变压器有 升压变压器输出端电压 升压变压器 得 12．如图甲所示，矩形线圈匝数N=100匝、总电阻R=10Ω，ab边长为20cm，ad边长为20cm，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.5T，线圈绕轴从图示位置开始匀速转动，角速度，（取3）试求： (1)穿过线圈的磁通量最大值； (2)线圈产生的感应电动势最大值Em； (3)线圈1min内产生的热量Q。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）穿过线圈的磁通量最大值 （2）线圈产生的感应电动势最大值 （3）交流电动势的有效值 线圈1min内产生的热量 13．如图所示，矩形线圈ABCD面积为，匝数为匝，电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，线圈通过滑环与的定值电阻、理想二极管及理想电流表组成回路。求： (1)线圈中产生感应电动势的最大值； (2)流过定值电阻R的电流的有效值； (3)线圈转动一周的过程中在R上产生的焦耳热。（结果保留两位小数） 【答案】(1)400V (2)2A (3)22.61J 【详解】（1）由感应电动势最大值 代入数据解得 （2）根据闭合电路的欧姆定律可得，流过定值电阻R的电流最大值 由于理想二极管具有单向导电性，所以该电流一个周期内在R上产生的热量 设该电流的有效值为I，根据有效值的定义 联立解得 （3）由题可知交流电的周期 根据焦耳定律可得，线圈转动一周的过程中在R上产生热量为 14．如图所示，理想变压器的原线圈接在电压的正弦交流电源上，原、副线圈的回路中两个阻值相同的电阻消耗的电功率之比。求： (1)原、副线圈的匝数比； (2)原线圈回路中电阻两端的电压。 【答案】(1)n1:n2=3:1 (2) 【详解】（1）设原、副线圈回路中电流分别为I1、I2，由 可得I1:I2=1:3 根据 解得n1:n2=3:1 （2）设理想变压器原、副线圈的输入电压为U1、U2，初级所接电阻两端电压为UR，根据 解得U2=3UR 根据 可得 原线圈回路中有，其中 解得 15．近几年来，中国在变压器制造领域已达到世界领先水平。如图所示为发电机和变压器的简化图，其中发电机的矩形线圈长为2L、宽为L，匝数为N，电阻不计，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有理想二极管D、电阻和，当线圈绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动时，求： (1)电压表的示数； (2)发电机的输出功率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）线圈产生的感应电动势最大值 电压表示数为 （2）两个副线圈电压的有效值分别为， 因二极管存在，电阻只有有电流通过，发电机在一个周期内的输出功率为2个电阻消耗功率之和，可得 即 答案第10页，共12页 2 学科网（北京）股份有限公司 $